EP3019293B1

EP3019293B1 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen auswechseln einer ausgusshülse an einem schiebeverschluss eines metallurgischen gefässes

Info

Publication number: EP3019293B1
Application number: EP14722662.5A
Authority: EP
Inventors: Ivo Infanger; Bruno HUGENER
Original assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Current assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2034-05-07
Also published as: CA2913070A1; KR20160029737A; KR102204556B1; WO2015003829A1; CH708284A2; JP2016525452A; CN105339111A; US20160167127A1; CN105339111B; EP3019293B2; CA2913070C; JP6559124B2; BR112015030449B1; CH708284B1; EP3019293A1; US10376954B2; BR112015030449A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Auswechseln einer Ausgusshülse an einem Schiebeverschluss eines metallurgischen Gefässes in einer Wartungsstation mit einem Roboter zum Manipulieren des Schiebeverschlusses mit geeigneten Werkzeugen, wobei die Ausgusshülse gegen die Schieberplatte des Schiebeverschlusses mit einem durch Drehen lösbaren Tragring gehalten ist.
Ein Schiebeverschluss dieser Art ist beispielsweise in der EP 2 056 983 B1 näher beschrieben. Er besteht grundsätzlich aus einer gegen eine Hülse des Gefässes anliegende Verschlussplatte und einer relativ zu dieser verschiebbaren Schieberplatte, gegen welche die Ausgusshülse mittels des Tragrings angedrückt ist. Die genannten Komponenten des Schiebeverschlusses sind bekanntlich Teile aus feuerfesten Werkstoffen, die im Giessbetrieb einem starken Verschleiss ausgesetzt sind. Sie müssen daher regelmässig kontrolliert und erforderlichenfalls ausgetauscht werden.
Die dabei anfallenden Wartungs- und Zustellungsarbeiten werden neuerdings in modernen Stranggiessanlagen in einer Wartungsstation der Anlage automatisch durch einen dort installierten Roboter durchgeführt. Von Zeit zu Zeit werden die entleerten Gefässe, beispielsweise Stahlpfannen, samt dem daran befestigten Schiebeverschluss zur Wartungsstation gebracht, wo insbesondere die feuerfesten Verschleissteile kontrolliert, gereinigt und gegebenenfalls durch neue Ersatzteile ausgetauscht werden.
Die Durchführung dieser Arbeiten übernimmt der Roboter, der dort u.a. von einem Werkzeugmagazin, einem Ersatzteillager, einer Mörtelstation, einem Abfallbehälter und einer oder mehreren Ablagen oder Zwischenablagen mit Anschlussstellen für Strom, Druckluft, Sauerstoff, Hydrauliköl etc. umgeben ist. Der Roboter führt die Wartungs- und Zustellungsarbeiten automatisch aus mit Hilfe geeigneter Werkzeuge, die er sich von Fall zu Fall aus dem Werkzeugmagazin herausnimmt.
Die Druckschrift DE-A-10 2009 0 50216 bezieht sich auf ein Verfahren zum Auswechseln eines am Ausguss eines Metallschmelzebehälters, insbesondere einer Stahlgiesspfanne, angeordneten Schiebeverschlusses, bei welchem derselbe von einem dem Behälter zugeordneten Industrieroboter ergriffen, vom Behälter entfernt und abgelegt wird. Der-Schiebeverschluss wird dabei von dem Industrieroboter auf einer Förderbahn abgelegt und mittels dieser Förderbahn in einen ausserhalb des Hitzebereiches eines Pfannenstandes angeordneten Werkstattbereich gefördert. Damit kann aber nur der gesamte Schiebeverschluss via Roboter demontiert und durch ein Förderbahn zu einer Montagestelle geführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Auswechseln der Ausgusshülse von Schiebeverschlüssen zu schaffen, das nach dem Wechsel die einwandfreie Funktionssicherheit des Schiebeverschlusses im Bereich der Ausgusshülse gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass beim Wechselvorgang der Tragring mit einem definierten Drehmoment verdreht wird, wodurch die neue Ausgusshülse mit einer ebenfalls definierten Verspannkraft gegen die Schieberplatte des Schiebeverschlusses eingespannt wird.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die neue Ausgusshülse beim Wechsel immer funktionssicher eingebaut ist, unabhängig von etwaigen Abmessungstoleranzen und anderen veränderlichen Faktoren, wie beispielweise der Grad der Vermörtelung oder das Vorhandensein geringfügiger Unreinheiten.
Um die Arbeit des Roboters zu erleichtern, sieht die Erfindung ausserdem vor, dass er beim Wechselvorgang die Ausgusshülse und den Tragring unabhängig voneinander manipuliert. Dadurch kann er die beiden Komponenten innerhalb der Wartungsstation getrennt voneinander transportieren, indem beispielsweise zunächst der Tragring abgelegt wird, anschliessend die verbrauchte Ausgusshülse in einem Behälter entsorgt wird und danach eine neue Hülse aus dem Ersatzteillager geholt und in einer Mörtelstation vermörtelt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit Mitteln zum Ein- und Ausbauen des Tragrings versehen ist, die sich aus einem Greifring mit Tragringschnappern und einem hydraulischen Rotationszylinder zum Verdrehen des Greifrings zusammensetzen. Der genau steuerbare Rotationszylinder bewirkt, dass beim Wechselvorgang die Schnapper des Greifrings den Tragring mit einem genau definierten Drehmoment verdrehen können. Somit kann dieser mit einer ebenfalls genau definierten Verspannkraft eingespannt werden.
Die Wechselvorrichtung ist auch erfindungsgemäss mit Mitteln zum Ein- oder Ausbauen der Ausgusshülse in Gestalt einer ein- und ausfahrbaren Greiflanze mit pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch ein- und ausziehbaren Greifern ausgestattet. Dadurch kann sie mit konstruktiv einfachen Mitteln sowohl die alte als auch die neue Ausgusshülse unabhängig von ihrem genauen Innendurchmesser sicher ergreifen.
Es ist in diesem Sinne vorteilhaft, wenn die Greiflanze mit mehreren hintereinander angeordneten Greiferpaketen versehen ist, die getrennt voneinander unterschiedliche Durchmesser durch Auffahren annehmen können, wobei jedes der Greiferpakete zweckmässigerweise sich aus drei umfänglich gleichmässig verteilt angeordneten Klemmbacken zusammensetzt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivisch dargestellte Wartungsanlage für Schiebeverschlüsse mit einer Vorrichtung zum automatischen Auswechseln der Ausgusshülse,
Fig. 2: eine Einzelheit des Schiebeverschlusses nach Fig. 1, vergrössert dargestellt,
Fig. 3: Explosionsansicht der Wechselvorrichtung nach Fig. 1,
Fig.4: die Wechselvorrichtung nach Fig. 2 im zusammengebauten Zustand, und
Fig. 5: eine Einzelheit der Wechselvorrichtung nach Fig. 3 und Fig. 4.

Fig. 1 zeigt einen Teilbereich der Wartungsstation einer Stranggiessanlage, in welcher die Wartung und Zustellung von Schiebeverschlüssen an Stahlpfannen oder ähnlichen Gefässen automatisch durchgeführt wird. Die vorab entleerten Pfannen 1 werden nach dem Entleeren zur Wartungsstation gefahren, wo ein Roboter 2 den Schiebeverschluss der waagerecht gestellten Pfanne programmgemäss mittels geeigneter Werkzeuge manipuliert. In der Betriebslage gemäss Fig. 1 ist am Roboter 2 eine erfindungsgemässe Vorrichtung 4 zum Wechseln der Ausgusshülse des Schiebeschlusses angekoppelt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Schiebeverschluss 3 eine Schiebereinheit 5 auf, in welcher eine nicht sichtbare Schieberplatte und eine gegen diese eingespannte Ausgusshülse 7 eingesetzt sind. Diese wird mit einem in der Schiebereinheit 5 ein- und ausdrehbaren Tragring 6 festgespannt. Zum Verdrehen des Tragrings 6 weist er umfänglich verteilte Aussparungen 8 auf, in die beim Wechselvorgang Greifelemente der Wechselvorrichtung 4 einrasten können.
Die Wechselvorrichtung 4 setzt sich aus einer Reihe von ineinandergeführten Komponenten zusammen, die im zusammengebauten Zustand einen kompakten und platzsparenden Aufbau ermöglichen, und andererseits den Ein- und Ausbau der einzelnen Komponenten zu Wartungs- und Reparaturzwecken vereinfachen. Diese Komponenten dienen zum Teil als Mittel 10 zum Ein- und Ausbauen der Ausgusshülse 7 und zum Teil als Mittel 9 zum Ein- und Ausbauen des Tragrings. Letztere weisen ein vorderes Gehäuse 11 auf, in dem ein Greifring 12, ein Zwischenstück 13 und ein hydraulischer Rotationszylinder 14 eingebaut sind. Dieser ist an einem Hydraulikaggregat 15 angeflanscht, der seinerseits in einem rückseitigen Gehäuse 16 eingebaut ist.
Das vordere Gehäuse 11 ist mit zwei diametral zueinander angebrachten Drehmomentaufnahmen 17 versehen, die beim Wechselvorgang gegen seitliche Stützleisten 18 des Schiebeverschlusses 3 abstützbar sind. Am Gehäuse 11 ist auch ein Adapter 19 zum Verbinden der Wechselvorrichtung 4 mit den Roboter 2 der Wartungseinrichtung angebracht.
Die Wechselvorrichtung ist vorzugsweise parallel zur Achse des Roboters ausgerichtet. Dadurch kann ein etwaiges Spiel zwischen den Drehmomentaufnahmen 17 und den seitlichen Stützleisten 18 kompensiert werden und somit wirken keine Kräfte durch das Verdrehen des Tragrings 12 auf den Roboter.
Der Greifring 12 weist drei umfänglich verteilt angeordnete Tragringschnapper 20 auf, die beim Wechselvorgang in die Aussparungen 8 des Tragrings 6 einrastbar sind. Zu diesem Zweck sind sie mit Federn 21 vorgespannt. Andererseits ist ihr Freiheitsgrad durch Ansätze eines sie umfassenden Anschlagrings 22 eingeschränkt, der relativ zum Greifring 12 unverdrehbar ist. Der hydraulische Rotationszylinder 14 dient seinerseits dazu, beim Wechselvorgang den Greifring 12 in der jeweils gewünschten Drehrichtung zu verdrehen.
Die Ankoppelung des Greifrings 12 an den Rotationszylinder 14 erfolgt über das an diesem befestigte Zwischenstück 13 mit drei auch als Tiefenkompensatoren dienenden Mitnahmebolzen 23, die federnd in entsprechenden Aufnahmen 24 des Greifrings 12 geführt sind.. Zum Betätigen des Rotationszylinders 14 dient das im hinteren Gehäuse 16 befindliche Hydraulikaggregat 15. Die Drehmomentaufnahmen 17 im vorderen Gehäuse 11 stellen ihrerseits sicher, dass das vom Rotationszylinder 14 erzeugte Drehmoment voll auf die Tragringschnappern 20 des Greifrings 12 wirksam wird.
Als Mittel 10 zum Ein- und Ausbauen der Ausgusshülse 7 dient eine durch den Rotationszylinder 14 geführte Greiflanze 26, in welcher vorderseitig zwei hintereinander angeordnete Greiferpakete 27, 28 eingebaut sind. Letztere sind mit je drei umfänglich verteilten Klemmbacken 29 versehen, die unterschiedliche Durchmesser annehmen können und beim Wechselvorgang in den Giesskanal 30 des Wechselausgusses hineingreifen. In der Greiflanze 26 ist ein axial verschiebbarer Betätigungsstab zum Ausspreizen oder Einziehen der Klemmbacken 29 eingebaut. Zur Betätigung des Stabes dient ein am Rotationszylinder 14 befestigter Pneumatikzylinder 31.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Wechselvorrichtung ist wie folgt:
Die am Roboter 2 angekoppelte Wechselvorrichtung 4 wird zunächst an den Tragringschnapper 20 den Tragring 6 umgreifen, während die Greiflanze 26 im Giesskanal 30 der auszuwechselnden Ausgusshülse 7 hineingreift.
Anschliessend wird der Greifring 12 mit dem Rotationszylinder 14 so gedreht, dass die Schnapper 20 die Ansätze des Anschlagrings 22 zurücklassen, in die Ausnehmungen 8 des Tragrings 6 einrasten und ihn soweit mitnehmen, bis er aus seinem Gegenstück in der Schiebereinheit 5 gelöst ist.
Parallel dazu werden die Greiferpakete 27, 28 der Greiflanze 26 ausgeschwenkt und halten die Ausgusshülse 7 fest, während der Roboter 2 die Wechselvorrichtung 4 zurückfährt und nacheinander den Tragring 6 und die alte Ausgusshülse 7 in einer Ablage bzw. einem Abfallbehälter deponiert.
Der Roboter 2 reinigt danach die Auflage für die neue Ausgusshülse auf der Schiebeplatte, sofern diese zuvor nicht ausgewechselt worden ist. Anschliessend holt er sich mit der Greiflanze 26 eine neue aus dem Ersatzteillager und bringt sie zu einer Mörtelstation der Einrichtung, wo die Ausgusshülse mit Hilfe entsprechender Werkzeuge vermörtelt wird, wobei dies vom Roboter oder manuell erfolgen kann. Anschliessend holt er sich mit dem Greifring 12 den zwischendurch abgelagerten Tragring 6 und bringt ihn zusammen mit der neuen Ausgusshülse 7 in die ursprüngliche Ausgangsposition gegenüber der Schiebereinheit 5, in der die Tragringschnapper 20 den Tragring 7 umgreifen, während die Greiflanze 26 die neue Ausgusshülse 7 in einer Einbaulage festhält, in welcher ihr Giesskanal 30 mit dem der ihr gegenüberliegenden Schieberplatte bündig ist. Von Vorteil ist es, wenn der Greifring federnd gelagert ist, damit etwaige axiale Toleranzen und unterschiedliche Mörteldicken ausgeglichen werden können.
Der Tragring 6 wird nunmehr mit den Tragringschnappern 20 des Greifrings 12 mit einem genau definierten Drehmoment weitergedreht, das bewirkt, dass unabhängig von etwaigen Abmessungstoleranzen die neue Ausgusshülse 7 gegen die Schiebeplatte mit einer ebenfalls genau definierten Verspannkraft eingespannt wird. Die Drehmomentaufnahmen 17 des Gehäuses 12 stellen dabei sicher, dass der Greifring 12 das vom Rotationszylinder 14 erzeugte Drehmoment auf den Tragring 6 voll überträgt. Anschliessend werden die Tragringschnapper 20 und die Greiflanze 26 wieder gelöst, und der Roboter 2 wird in seine Warteposition zurückgefahren.
Die erfindungsgemässe Wechselvorrichtung zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau aus, mit robusten Bauteilen, die leicht zu warten sind und auch im rauen Betrieb die Funktionssicherheit der Wechselvorrichtung gewährleisten.
Die erfindungsgemässe Wechselvorrichtung hat ausserdem den Vorteil, dass der Roboter 2, wie vorstehend beschrieben, den Tragring 7 und die Ausgusshülse 8 unabhängig voneinander manipuliert. Das ermöglicht die Optimierung der Abfolge der jeweils vom Roboter zu verrichtenden Arbeiten.
Anstelle eines Roboters 2 könnte als Einrichtung zum Manipulieren der Wechselvorrichtung 4 auch nur eine Hilfsvorrichtung vorgesehen sein, bei welcher diese Wechselvorrichtung mit dieser Hilfsvorrichtung manuell an den Schiebeverschluss gekoppelt werden könnte.

Claims

Verfahren zum automatischen Auswechseln einer Ausgusshülse (7) eines Schiebeverschlusses (3) an einem metallurgischen Gefäss, in einer Wartungsstation mit einer Einrichtung zum Manipulieren des Schiebeverschlusses (3) mit geeigneten Werkzeugen, wobei die Ausgusshülse (7) gegen eine Schieberplatte bzw. gegen eine Schiebereinheit (5) des Schiebeverschlusses (3) mit einem durch Drehen lösbaren Tragring (6) einspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
beim Wechselvorgang der Tragring (6) mit einem definierten Drehmoment verdreht wird, wodurch die neue Ausgusshülse (7) mit einer ebenfalls definierten Verspannkraft gegen die Schieberplatte bzw. gegen die Schiebereinheit (5) eingespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung zum Manipulieren als Roboter (2) ausgebildet ist, welcher beim Wechselvorgang den Tragring (6) und die Ausgusshülse (7) unabhängig voneinander manipuliert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Wechselvorgang der Roboter (2) den abgebauten Tragring (6) bis zum Neuaufbau in einer Ablage deponiert wird und die Entsorgung der alten Ausgusshülse (7) und die Entnahme einer neuen Ausgusshülse (7) aus einem Ersatzteillager selbsttätig bewerkstelligt.
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung Mittel (9) zum Ein- und Ausbauen eines Tragrings (6) aufweist, bestehend aus einem Greifring (12) mit Tragringschnappern (20) und einem hydraulischen Rotationszylinder (14) zum Verdrehen des Greifrings, und dass sie mit Mitteln (10) zum Ein- oder Ausbauen der Ausgusshülse (7) in Gestalt einer ein- und ausfahrbaren Greiflanze (26) mit pneumatisch ein- und ausziehbaren Greifern (27, 28) versehen ist, wobei der steuerbare Rotationszylinder (14) bewirkt, dass beim Wechselvorgang der Tragring (6) durch die Tragringschnapper (20) des Greifrings (12) mit einem definierten Drehmoment verdrehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Greiflanze (26) mit einem oder mehreren hintereinander angeordneten Greiferpaketen (27, 28) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels den Greiferpaketen (27, 28) unterschiedliche Innendurchmesser der Ausgusshülsen (7) spannbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Greiferpaket (27, 28) sich aus drei umfänglich gleichmässig verteilt angeordneten Klemmbacken (29) zusammensetzt.